煤炭气化工艺学-第一章-绪论..pptx

2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 大型煤化工企业 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 什么是煤炭气化??原料 联系到生 活中用到 的煤炉子 引言引言 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 1-1发展煤化工的重要意义 1-2 煤炭气化发展简史 1-3 煤炭气化在新型煤化工 发展中的应用 1-4 本课程内容与任务 第一章第一章 绪论绪论 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 煤化工是以煤为原 料经过化学加工，实现 煤的转化并进行综合利 用的工业 炼焦工业、煤炭气化工 业、煤炭液化工业、煤制化 学品工业以及其他煤加工制 品工业等 什么是煤化工什么是煤化工? ? 煤化工包 括哪些工 业? 1-11-1发展煤化工的重要意义发展煤化工的重要意义 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 煤化工的范畴煤化工的范畴 煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体， 液体，固体燃料以及化学品的过程 煤的气化在煤化工中占有重要地位，用 于生产各种燃料起，是干净的能源，利 于提高人民生活水平和环境保护;煤气化 生产的合成气是合成液体燃料等多种产 品的原料。

煤直接液化，即煤高压加氢 液化，以生产人造石油和化学产品在 石油短缺时，煤的液化产品将替代目前 的天然石油! 煤 的 加 工 干馏 气化 液化 合成 化学 品 炼焦 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 其目的就 是获得清 洁能源和 化工原料 气化产品-----煤气 新型煤化工 的一个重要 单元 煤炭气化技术 就是将固体 煤变成气态 烃, CO , H2 气体等的技 术 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 举例 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 1.作为工业燃气 煤炭气化技术的应用 要求：热值为4620～5670kJ／m3 气化技术：常压固定床气化炉和流化床气化炉 应用：主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻 纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直 接加热产品或半成品 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 2.2.作为民用煤气作为民用煤气 应用：城市煤气 要求：热值在12600～16800kJ／m3， 要求CO含量小于10％，H2、CH4及其 他烃类可燃气体含量应尽量高 技术：鲁奇炉 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 3.3.作为化工合成和燃料油合成的原料气作为化工合成和燃料油合成的原料气 要求：化工合成气对热值要求不高， 主要对煤气中的CO、H2等成分有要求 技术：德士古气化炉、Shell气化炉 应用：合成航空燃料油合成氨、合成 甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及 合成液体燃料等 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 4.4.作为冶金用还原气作为冶金用还原气 原因原因：煤气中的：煤气中的COCO和和H H2具有很强的还原作用具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿 石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属 氧化物也可用还原气来冶炼。

因此，冶金还 原对煤气中的CO含量有要求 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 3.3.作为化工合成和燃料油合成的原料气作为化工合成和燃料油合成的原料气 要求：化工合成气对热值要求不高， 主要对煤气中的CO、H2等成分有要求 技术：德士古气化炉、Shell气化炉 应用：合成航空燃料油合成氨、合成 甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及 合成液体燃料等 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 5.5.作为联合循环发电的燃气作为联合循环发电的燃气 (IGCC)(IGCC) 是煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃是煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃 烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟烧，高温烟气驱动燃气轮机发电，再利用烟 气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发气余热产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发 电 用于用于IGCCIGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤的煤气，对热值要求不高，但对煤 气净化度气净化度( (如粉尘及硫化物如粉尘及硫化物) )含量的要求很含量的要求很 高 与与IGCCIGCC配套的煤炭气化一般采用固定床加压配套的煤炭气化一般采用固定床加压 气化气化( (鲁奇炉鲁奇炉) )、气流床气化、气流床气化( (德士古德士古) )、加压、加压 气流床气化气流床气化(Shell(Shell气化炉气化炉) )，加压流化床气化，加压流化床气化 工艺等，煤气热值在工艺等，煤气热值在92409240～～10500kJ10500kJ／／m m3左左 右。

右 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 6.6.作煤炭气化燃料电池作煤炭气化燃料电池 燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料(化学能) 通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术 燃燃 料料 电电 池池 磷酸盐型(PAFC) 熔融碳酸盐型(MCFC) 固体氧化物型(SOFC) 质子交换膜型 (PEMFC) 碱型(AFC) 高效 煤炭 气化 技术 发电技术IG-MCFC和IG-SOFC 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 7.7.煤炭气化制氢煤炭气化制氢 氢气广泛用于电子、冶金、玻璃生产、化 工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能电 池等领域 目前世界上96％的氢气来源于石化燃料转 化，同时煤炭气化制氢也起着很重要的作用 ，一般是将煤炭转化成CO和H2，然后通过变 换反应将CO转换成H2和H2O，再将富氢气体经 过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可 获得氢气 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 8.8.煤炭液化的气源煤炭液化的气源 不论煤炭直接液化和闻接液化，都离不不论煤炭直接液化和闻接液化，都离不 开煤炭气化工艺煤炭液化需要煤炭气开煤炭气化工艺。

煤炭液化需要煤炭气 化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包 括移动床加压鲁奇括移动床加压鲁奇(Lurgi)(Lurgi)气化、加压流气化、加压流 化床气化和加压气流床气化工艺化床气化和加压气流床气化工艺 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 第二节第二节 煤炭气化发展简史煤炭气化发展简史 1818世纪世纪 后半叶后半叶 煤化工发展始于18世纪后半叶，用 煤生产民用煤气；在欧洲当时用煤 干馏方法，生产的干馏煤气用于城 市街道照明；1840年由焦炭制发生 炉煤气来炼铁，1875年使用增热水 煤气作为城市煤气 二次世二次世 界大战界大战 时期时期 二次世界大战时期，煤炭气化工业在 德国得到迅速发展1932年采用一氧 化碳与氢通过费一托(Flscher Tropsch)合成法生产液体燃料获得 成功，1 934年德国鲁尔化学公司应 用此研究成果创建了第一个F-T台成 油厂，1936年投产1935~1945年 期间德国共建立了9个合成油厂，总 产量达570kt 二次世二次世 界大战界大战 后后 二次世界大战后，煤炭气化工 业因石油、天然气的迅速发展 减慢了步伐，进人低迷时期， 煤气主要作为城市煤气及台成 氪原料的生产等，直到20世纪 70年代成功开发由合成气制甲 醇技术，由于甲醇的广泛用途 ，使煤炭气化工业又重新引起 人们重视。

7070年代年代 后后 1975年，美国Eastaman(依斯曼) 公司开始了合成醋酐的实验室研 究，重点是开发适用的催化剂， 以便在工业化生产时能达到需要 的条件下，减少副产物生成他 们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原 料羰基合成制取醋酐，并于1977 年中试成功到20世纪80年代末 ，由煤炭气化制合成气，羰基合 成生产醋酸、醋酐开始大型化生 产，这是煤制化学品的一个非常 重要的突破 § 现在现在 现在，随着气化生产技术的进一步发 展，以生产含氧燃料为主的煤炭气化 合成甲醇、二甲醚，有广阔的市场前 景其中二甲醚不仅是从合成气经甲 醇制汽油、低碳烯烃的重要中间体·而 且也是多种化工产品的重要原料甲 醇从近年供需情况来看，除作基本有 机化工原料、精细化工原料外，作为 替代燃料应用，预计需求量将达800 ～1000万吨／年，到2020年t甲醇需 求预计达5000万吨／年 南非南非 南非开发煤炭间接液化历史悠久，早 在1 927年南非当局注意到依赖进口液 体燃料的严重性，基于本国有丰富的 煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃 料的新途径，1939年首先购买了德国 F—T合成技术在南非的使用权，在20 世纪50年代初，成立了SASOL公司， 1955年建立了SASOL I T，1980年和 1982年叉相继建成了SASOL一Ⅱ厂 和SA—SOLⅢ厂。

2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 气化压气化压 力向高力向高 压发展压发展 气化炉气化炉 能力向能力向 大型化大型化 发展发展 气化压力由常压、低压（1.0MPa）向高 压（2.0～8.5MPa）气化发展，从而提高 气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现 气化装置大型化和能量高效回收利用，降 低合成气的压缩能耗或实现等压合成（如 甲醇低压合成），降低生产成本如 Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa， Shell气化压力为2～4MPa TexacoTexaco和和ShellShell单台气化炉气化煤量单台气化炉气化煤量 已达已达2000t/d2000t/d以上PrenfloPrenflo气化炉单气化炉单 炉气化煤量已达炉气化煤量已达2600t/d2600t/d大型化便于大型化便于 实现自动控制和优化操作，降低能耗实现自动控制和优化操作，降低能耗 和操作费用和操作费用 气化温气化温 度向高度向高 温发展温发展 Texaco气化温度1400～1500℃，Shell气 化温度高达1400～1700℃，流化床气化温 度为1000～1200℃气化温度高，煤中有 机物质分解气化，消除或减少环境污染， 对煤种适应性广。

尘降到1～2mg/m3(标) 以下 技术不技术不 断进步断进步 不断开发新的气化技术和新型气化炉，提 高碳转化率和煤气质量，降低建设投资 目前碳转化率高达98%～99%，煤气中含 CO+H2达到80%～90% 现代煤气现代煤气 化技术与化技术与 其他先进其他先进 技术联合技术联合 应用应用 如与燃气轮机发电组合的如与燃气轮机发电组合的IGCCIGCC发电技术；发电技术； 高压气化（高压气化（615MPa615MPa）与低压合成甲醇、）与低压合成甲醇、 二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成 气压缩机，使生产过程简化，总能耗降气压缩机，使生产过程简化，总能耗降 低 环保环保 效果效果 更好更好 煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相 结合，实现环境友好，减少污染如结合，实现环境友好，减少污染如 在气化炉内加入脱硫剂（石灰石），在气化炉内加入脱硫剂（石灰石）， 脱硫效率可达脱硫效率可达80%80%～～90%90%；采用高效；采用高效 除尘器使煤气中含除尘器使煤气中含 煤炭气化发展方向煤炭气化发展方向 2014-2-202014-2-20《煤炭气化工艺》 一、新型煤化工内容简介 1-3 1-3 煤炭气化在新型煤化工发展中的应用煤炭气化在新型煤化工发展中的应用 ①清洁能源是新型煤化工的主要产品。

新型煤化工生产的主 要产品是洁净能源和可替代石油化工产品如柴油、汽油、 乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工产品 ②煤炭能源化工一体化新型煤化工是未来中国能源技术发 展的战略方向，依托煤炭资源，形成煤炭能源化工一体化的 新兴产业如煤炭气化联合循环发电(简称IGCC)技术 ③高新技术及优化集成新型煤化工生产采用煤转化高新技 ，在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提 高了整体经济效益。